防抱死制动系统(ABS) 应用原理分析与探讨.doc

X防抱死制动系统(ABS) 应用原理分析与探讨谢莉(内蒙古大学职业技术学院,内蒙古呼和浩特010023)摘要:随着汽车工业的发展,汽车行驶的安全要求越来越高,防抱死制动系统能够在制动过程中对被车轮的制动压力进行自适应调节,防止被控车轮发生制动抱死。本文主要探讨防抱死制动系统(ABS) 系统应用原理。关键词:制动系统;滑移率;制动阻力系数;横向力系数中图分类号:U26115 文献标识码:A 文章编号:1007 6921 (2005) 08 0056 02在泥泞、沼泽、冰雪等摩擦系数较低的路面上,紧急制动时,容易将车轮抱死而影响车轮的稳定性,并且使制动距离增大。为了避免这种现象出现及提高车辆高速行驶时的可靠性和稳定性,现在一些车辆上安装了制动控制系统。这种系统检测出在紧急制动以及在易打滑路面上制动时各种车轮的滑移状态,通过对制动液压缸的有效控制,确保制动时方向的稳定性和操作安全的可靠性。防抱死制动系统是在常规的制动系统中增设一套能够对被控车轮制动压力防抱死制动系统进行控制,该系统是由电子控制装置作为控制中枢。1 防抱死制动系统功能及组成111 防抱死制动系统(ABS) 系统的功能ABS 系统具有: 制动时不会抱死车轮,通过控制方向盘正常行驶,发挥转向功能及回避障碍物,保证转向系统的正常工作; 提高了制动性能,利用电子技术对路面与车轮之间的摩擦力实现最佳控制,缩短了制动距离; 保证车辆的稳定性,防止制动时出现车轮被抱死情况及侧滑现象,车轮能保持稳定的直线行驶状态。112 防抱死制动系统(ABS) 系统的组成图1 防抱死制动系统11 前轮车速传感器;21 制动踏板;31ABS 执行器41 后轮车速传感器;51ABS 用微机;61ABS 继电器2 ABS 系统分析211 影响制动的因素21111 滑移率。车辆制动时,车轮速度就会低于车身速度,车轮与路面之间产生滑移,滑移程度用滑移率表示。滑移率是指车辆的速度与车轮的速度之差。如果车轮完全以滚动状态在路面上行驶时,滑移率为100 %。图2 制动阻力系数与滑移率的关系制动有效程度用制动阻力系数来表示,它等于车辆的制动力与车辆质量之比。制动阻力系数越大,制动效果就越好,制动距离就越短。制动阻力系数与滑移率的关系如图2 所示。当逐渐踩下制动踏板,制动阻力系数与滑移率均增大,但制动阻力系数(制动力) 最大时的滑移率为1530 %左右,通过控制制动阻力使滑移率在此范围内时,制动距离最短,ABS 系统的作用就是用来控制滑移率。图3 表示几种不同路面状况下的制动距离。21112 车辆转弯时的滑移率。车辆转弯时的滑移率与横向力系数、制动阻力系数的关系,如图4 所示。在稳定的区域内,滑移率为20 %时,制动阻力系数为0195 最大。此时即使加大制动,车轮也不会被抱死,处于稳定状态。在不稳定状态区域内,即滑移率大于20 %的范围内,当加大制动作用时,车轮56 内蒙古科技与经济NMGKJYJJX 收稿日期:2005 年2 月18 日处于容易抱死的状态。图3 不同路面状况下的制动距离图4 车辆转弯时的滑移率与横向力系数、制动阻力系数的关系当滑移率为0 时,横向力系数最大,随着滑移率的增大,横向力系数减小。在车轮被抱死、滑移率为100 %时,横向力系数接近于0 。通过分析得知,在车轮被抱死的情况下,即使转动方向盘,也无法改变车辆的方向。反之,在滑移率较小时,制动时的横向力系数达到一定值,即能够改变方向。在紧急制动或在摩擦系数较低的路面上制动时,ABS 系统可以保证方向盘的操纵准确性。212 ABS 系统控制思路ABS 系统是一种尽可能缩小车身速度与车轮速度之差的控制系统,利用减压、保压、增压控制方式,控制时间随路面状态及控制方式而变化。21211 摩擦系数较低的路面上的控制思路。图5 所示为摩擦系数较低的道路控制周期:在C 时间段内,控制油压降低2 次,车轮并没有加速;在d时间段内,制动油压为保压状态,但车轮的转速提高,从此可到e 时间段内,制动油压连续增压4 次,并在增压后进入保压状态;在e 时间段内,车轮的速度一直下降,同时制动油压也一直下降。21212 摩擦系数较高的路面上的控制思路。图6 所示为摩擦系数较高的道路控制周期:表现车轮与制动油压的关系。在a 时间段内,车轮加速达到临界值- B ;在b 时间段内,制动油压保持不变,当检测出这时的车轮速度,判断出车速状态之后,在c 时间段内,制动油压下降,提高车轮速度,使其接近车身速度;在d 时间段内,车轮加速度在- B 至+B 之间,制动油压为保压状态。此时进行车轮速度的检查,当判断出仍为加速状态时,继续增加油压,在保压状态下,检测车轮速度后再决定增压或减压。(1 、7 是车轮速度;21 是滑移率设定值;31 是汽车加速度;41 是制动油压;51 是车身速度;61 是模拟速度)不管路面摩擦系数如何,在ABS 系统的控制周期内,都要减小车身速度与车轮速度之差。图5 摩擦系数较低的道路控制周期图6 摩擦系数较高的道路控制周期11 车轮速度;21 车身速度;31 滑移率设定值41 车轮加速度;51 制动油压;61 滑移率3 ABS 系统的应用原理ABS 系统采用电子控制技术,根据车轮速度传感器的信号,在车轮滑移率为20 %时,提高、保持或减小制动油压,来改善制动性能,以保证车辆的操纵性、稳定性。在ABS 系统传感器中有停车灯开关、发动机转速传感器、车轮转速传感器等。电子控制系统对传感器输出的信号进行运算,根据运算结果控制执行器。在ABS 系统中,微机要根据各车轮速度传感器输出的信号对各车轮的加速度、减速度进行比较计算出滑移率,再驱动电磁阀。在微机输出的信号中包括在蓄电池信号,若电压低于10V 时,会发出报警信号,通知相关器件作用,ABS 停止工作。微机还要控制系统中电动机继电器、